專利名稱：太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到太陽光熱的利用，屬于太陽能流體加熱系統(tǒng)，也涉及到真空超導(dǎo)介 質(zhì)熱交換系統(tǒng)。具體而言是一種太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置。
背景技術(shù)：
多年來，國內(nèi)油氣田普遍采用“水套爐”作為油氣集輸系統(tǒng)的加熱保溫設(shè)備。這種 水套爐利用天然氣或原油作燃料，將水加熱，再以熱水為傳熱介質(zhì)，將熱量傳遞給流動狀態(tài) 的原油、天然氣或油水混合液，使其達(dá)到并保持集輸流程要求的溫度。此類加熱爐的主要 缺點(diǎn)是每年要消耗大量寶貴的天然氣或原油，運(yùn)行成本高；熱效率較低，約60%左右；鋼 材用量較大，制造成本較高；帶壓運(yùn)行并且要經(jīng)常加水，一旦熄火易凍結(jié)，無人值守事故較 多；燃燒油氣，污染環(huán)景。經(jīng)檢索，對水套爐改進(jìn)的專利文獻(xiàn)已有多篇，例如“二合一加熱 爐”(200620024347. 0)，仍未從根本上克服上述缺點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)了超導(dǎo)液加熱爐，例如“臥 式超導(dǎo)液原油加熱爐” O00620080559. 0)，雖然熱效率有所提高，但是仍要消耗大量的油氣 燃料。也有利用太陽能加熱，并采用真空超導(dǎo)散熱的裝置，例如“真空超導(dǎo)與太陽能集熱組 合采熱裝置” O00820023106. 3)，雖然既節(jié)省然料，又熱效率較高，但是都不能用于油田的 油氣集輸系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的目的就在于開拓創(chuàng)新，研制、 提供一種太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置。用太陽能代替油氣燃料，進(jìn)一步提高熱效率，降 低制造成本，更有利于安全運(yùn)行和環(huán)保。上述目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，包括太陽能集熱系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、熱交換器和真 空超導(dǎo)加熱爐。其中的太陽能集熱系統(tǒng)主要由集熱管、聚光鏡和導(dǎo)熱管組成。其特征是供 熱系統(tǒng)由熱流體介質(zhì)管線、回流管線和高溫循環(huán)泵組成。熱交換器由殼體、受熱流體盤管、 盤管支撐板和熱流體介質(zhì)組成。真空超導(dǎo)加熱爐由爐殼、受熱流體盤管、盤管支撐板、火筒、 煙氣管、燃燒室、煙道、煙囪和超導(dǎo)介質(zhì)組成。太陽能集熱系統(tǒng)的熱流體介質(zhì)出口，通過熱流 體介質(zhì)管線與熱交換器的熱流體介質(zhì)入口連接。太陽能集熱系統(tǒng)的熱流體介質(zhì)入口，通過 回流管線與熱交換器的熱流體介質(zhì)出口連接。高溫循環(huán)泵串連在回流管線中。熱交換器的 受熱流體出口與真空超導(dǎo)加熱爐的受熱流體入口，通過受熱流體管線連接。上述太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其熱交換器的殼體為臥式圓筒形狀，其外 表面有絕熱保溫層。其受熱流體盤管利用盤管支撐板安裝在殼體內(nèi)壁上。受熱流體盤管的 進(jìn)、出口接管從殼體右端伸出。殼體右端上部具有熱流體介質(zhì)進(jìn)口接管，殼體左端下部具有 熱流體介質(zhì)出口接管。殼體外面上頂部具有加入熱流體介質(zhì)接管、壓力表接管和溫度傳感 器接管。殼體外面底部具有排液接管和支座。上述太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其熱交換器的受熱流體盤管的支撐板為正方形或其它多邊形，均布若干安裝盤管的圓孔及過流孔。上述太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其太陽能集熱系統(tǒng)選用WZJZ-G集熱管系 列產(chǎn)品或其它類似產(chǎn)品。上述太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其熱流體介質(zhì)選用導(dǎo)熱油、復(fù)合化學(xué)超導(dǎo) 介質(zhì)、熱蒸汽或其它傳熱介質(zhì)。上述太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其真空超導(dǎo)加熱爐的爐殼為臥式圓筒形 狀，其外表面有絕熱保溫層。受熱流體盤管利用盤管支撐板安裝在爐殼內(nèi)腔上半部?；鹜?安裝在爐殼內(nèi)腔下半部。煙氣管右端與火筒右端連通，煙氣管左端與煙道彎頭連通。燃燒 室在爐殼左端，燃燒室里端與火筒左端連通，外端與燃燒器連通。受熱流體盤管的進(jìn)、出口 接管從爐殼右端伸出。爐殼內(nèi)腔下半部充滿復(fù)合化學(xué)超導(dǎo)介質(zhì)液。爐殼外面上頂部具有加 入超導(dǎo)介質(zhì)接管、壓力表接管和溫度傳感器接管。爐殼外面底部具有排液接管和支座。上述太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其真空超導(dǎo)加熱爐的受熱流體盤管的支撐 板為半圓形狀，均布若干安裝盤管的圓孔，盤管支撐板置于幾個(gè)支撐塊上，支撐塊固定在爐 殼內(nèi)壁上。按照上述技術(shù)方案制造成的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，主要優(yōu)點(diǎn)是1.除了少數(shù)陰雨天氣外，大部分時(shí)間利用取之不盡的太陽能作為加熱能源，可節(jié) 省寶貴的天然氣或原油資源。常年累計(jì)，其節(jié)能效益非常顯著。2.由于采用先進(jìn)的載熱流體介質(zhì)、傳熱超導(dǎo)介質(zhì)和相變換熱技術(shù)，熱流體介質(zhì)溫 度可達(dá)400-50(TC，其熱效率可達(dá)95%，比水套爐大大提高。3.由于熱交換器和加熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理，比水套爐節(jié)省鋼材35%左右，體積變 小，重量減輕，制造成本進(jìn)一步降低，運(yùn)輸和安裝更方便。4.運(yùn)行時(shí)，熱交換器內(nèi)腔處于高溫低壓狀態(tài)，加熱爐內(nèi)腔壓力低于爐外大氣壓力， 無爆炸、爆膛之憂。一旦熄火，也無凍結(jié)事故之患。5.太陽能是眾所周知最潔凈的能源，不但節(jié)能，而且避免燃燒油氣污染環(huán)景。該裝置不但用于油田的油氣集輸系統(tǒng)，也可以用于取暖、洗浴等。


附圖1是本發(fā)明的設(shè)備組成及平面布局示意圖。附圖2是圖1中熱交換器5的整體結(jié)構(gòu)剖開側(cè)面示意圖。附圖3是圖2的A-A斷面示意圖。附圖4是圖2的B向示意圖。附圖5是圖1中加熱爐11的整體結(jié)構(gòu)剖開側(cè)面示意圖。附圖6是圖5的C-C斷面示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合

一個(gè)實(shí)施例附圖中，1是太陽能集熱系統(tǒng)，2是熱流體介質(zhì)管線，3是回流管線，4是高溫循環(huán) 泵，5是熱交換器，6是熱流體介質(zhì)進(jìn)口接管，7是熱流體介質(zhì)回流接管，8是加入熱流體介質(zhì) 接管，9是壓力表接管，10是溫度傳感器接管，11是真空超導(dǎo)加熱爐，12是燃燒室，13是煙囪，14是加入超導(dǎo)介質(zhì)液接管，15是壓力表接管，16是溫度傳感器接管，17是熱交換器的受 熱流體進(jìn)口接管，18是受熱流體管線，19是加熱爐的受熱流體出口接管，20是熱交換器的 受熱流體出口接管，21是加熱爐的受熱流體進(jìn)口接管，22是熱交換器的受熱流體盤管，23 是盤管支撐板，24是熱交換器的排液接管，25是熱交換器的支座，沈是煙道大彎頭，27是煙 道小彎頭，28是小煙氣管，29是大煙氣管，30是火筒，31是豎煙道，32是橫煙道，33是加熱 爐的受熱流體盤管，34是盤管彎頭，35是盤管支撐板，36是加熱爐的排液接管，37是加熱爐 的支座，38是支撐塊。E是過流孔。由圖1、2、5所示，太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，包括太陽能集熱系統(tǒng)1、供熱 系統(tǒng)、熱交換器5和真空超導(dǎo)加熱爐11。其中的太陽能集熱系統(tǒng)1主要由集熱管、聚光鏡和 導(dǎo)熱管組成。其特征是供熱系統(tǒng)由熱流體介質(zhì)管線2、回流管線3和高溫循環(huán)泵4組成。熱 交換器5由殼體、受熱流體盤管22、盤管支撐板23和熱流體介質(zhì)組成。真空超導(dǎo)加熱爐11 由爐殼、受熱流體盤管33、盤管支撐板35、火筒30、煙氣管觀，四、燃燒室12、煙道31，32、煙 囪13和超導(dǎo)介質(zhì)組成。太陽能集熱系統(tǒng)1的熱流體介質(zhì)出口，通過熱流體介質(zhì)管線2與熱 交換器5的熱流體介質(zhì)入口 6連接。太陽能集熱系統(tǒng)1的熱流體介質(zhì)入口，通過回流管線3 與熱交換器5的熱流體介質(zhì)出口 7連接。高溫循環(huán)泵4串連在回流管線3中。熱交換器5 的受熱流體出口 20與真空超導(dǎo)加熱爐11的受熱流體入口 21，通過受熱流體管線18連接。由圖1、2所示，熱交換器5的殼體為臥式圓筒形狀，其外表面有絕熱保溫層。其受 熱流體盤管22利用盤管支撐板23安裝在殼體內(nèi)壁上。受熱流體盤管22的進(jìn)、出口接管 17、20從殼體右端伸出。殼體右端上部具有熱流體介質(zhì)進(jìn)口接管6，殼體左端下部具有熱流 體介質(zhì)出口接管7。殼體外面上頂部具有加入熱流體介質(zhì)接管8、壓力表接管9和溫度傳感 器接管10。殼體外面底部具有排液接管M和支座25。由圖2、3所示，熱交換器5的盤管支撐板23為正方形或其它多邊形，均布若干安 裝盤管的圓孔及過流孔E。圖1中的太陽能集熱系統(tǒng)1，選用WZJZ-G集熱管系列產(chǎn)品或其它類似產(chǎn)品。熱流 體介質(zhì)選用導(dǎo)熱油、復(fù)合化學(xué)超導(dǎo)介質(zhì)、熱蒸汽或其它傳熱介質(zhì)。由圖1、5、6所示，真空超導(dǎo)加熱爐11的爐殼為臥式圓筒形狀，其外表面有絕熱保 溫層。其受熱流體盤管33利用盤管支撐板35安裝在爐殼內(nèi)腔上半部。火筒30安裝在爐殼 內(nèi)腔下半部。煙氣管觀、四右端與火筒30右端連通，煙氣管觀、四左端與煙道彎頭沈、27 連通。燃燒室12在爐殼左端，燃燒室12里端與火筒30左端連通，外端與燃燒器連通。受 熱流體盤管33的進(jìn)、出口接管21、19從爐殼右端伸出。爐殼內(nèi)腔下半部充滿復(fù)合化學(xué)超導(dǎo) 介質(zhì)液。爐殼外面上頂部具有加入超導(dǎo)介質(zhì)接管14、壓力表接管15和溫度傳感器接管16。 爐殼外面底部具有排液接管36和支座37。由圖5、6所示，真空超導(dǎo)加熱爐(11)的盤管支撐板35為半圓形狀，均布若干安裝 盤管的圓孔，盤管支撐板35置于幾個(gè)支撐塊38上，支撐塊38固定在爐殼內(nèi)壁上。該裝置的工作原理說明在晴朗天氣，都可以利用太能加熱，此時(shí)加熱爐11不工作。由圖1所示，太陽能集 熱系統(tǒng)1產(chǎn)生的熱量先將其導(dǎo)熱管中的熱流體介質(zhì)(導(dǎo)熱油、超導(dǎo)介質(zhì)或熱蒸汽等)加熱 到要求的溫度，再經(jīng)熱流體介質(zhì)管線2和進(jìn)口接管6輸送到熱交換器5，熱流體介質(zhì)接近充 滿熱交換器5的內(nèi)腔。受熱流體從進(jìn)口接管17連續(xù)不斷流入圖2中的受熱流體盤管22，再從出口接管20連續(xù)不斷流出。然后經(jīng)過圖1中的受熱流體管線18和進(jìn)口接管21進(jìn)入加 熱爐11，最后由加熱爐的出口接管19流出。與此同時(shí)，圖2中熱交換器5內(nèi)的熱流體介質(zhì) 將熱量傳遞給盤管22中的受熱流體(原油、天然氣或油水混合液)，使其達(dá)到并保持要求的 溫度。熱交換器5內(nèi)的熱流體介質(zhì)逐漸降溫，再由圖1中的高溫循環(huán)泵4將熱交換器5內(nèi) 的熱流體介質(zhì)抽出，經(jīng)回流管線3返回太陽能集熱系統(tǒng)1，再被加熱升溫。如此動態(tài)循環(huán)運(yùn) 行，晝夜不停。熱交換器5工作在無壓力狀態(tài)，安全可靠。 在陰雨天氣，不能利用太陽能加熱時(shí)，可暫時(shí)利用加熱爐11加熱，此時(shí)熱交換器5 不工作。由圖1所示，如上所述，受熱流體連續(xù)不斷從進(jìn)口接管17進(jìn)入熱交換器5，最后從 加熱爐11的出口接管19流出。如此同時(shí)，由圖5所示，用天然氣或原油作燃料，在加熱爐 11的燃燒室12產(chǎn)生高溫火焰，高溫火焰先將火筒30加熱，再給煙氣管觀和四加熱。爐內(nèi) 腔下半部的超導(dǎo)介質(zhì)液被間接加熱汽化，高溫氣態(tài)的超導(dǎo)介質(zhì)充滿爐腔上半部，對上方的 受熱流體盤管33加熱，盤管33中的受熱流體被間接加熱到要求的溫度。散熱后的超導(dǎo)介 質(zhì)冷卻下來，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，回落到爐腔下半部，再次被加熱氣化。如此反復(fù)，爐內(nèi)達(dá)到熱 平衡狀態(tài)。循環(huán)運(yùn)行，晝夜不停。加熱爐11工作在接近真空狀態(tài)，安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，包括太陽能集熱系統(tǒng)(1)、供熱系統(tǒng)、熱交換 器(5)和真空超導(dǎo)加熱爐(11)，其中的太陽能集熱系統(tǒng)1主要由集熱管、聚光鏡和導(dǎo)熱管組 成，其特征是供熱系統(tǒng)由熱流體介質(zhì)管線O)、回流管線C3)和高溫循環(huán)泵(4)組成，熱交 換器(5)由殼體、受熱流體盤管(22)、盤管支撐板和熱流體介質(zhì)組成，真空超導(dǎo)加熱 爐(11)由爐殼、受熱流體盤管(33)、盤管支撐板(35)、火筒(30)、煙氣管08，四)、燃燒室 (12)、煙道(31，32)、煙囪(1 和超導(dǎo)介質(zhì)組成，太陽能集熱系統(tǒng)1的熱流體介質(zhì)出口，通過 熱流體介質(zhì)管線( 與熱交換器(5)的熱流體介質(zhì)入口(6)連接，太陽能集熱系統(tǒng)(1)的 熱流體介質(zhì)入口，通過回流管線⑶與熱交換器(5)的熱流體介質(zhì)出口(7)連接，高溫循環(huán) 泵⑷串連在回流管線⑶中，熱交換器(5)的受熱流體出口 OO)與真空超導(dǎo)加熱爐(11) 的受熱流體入口(21)，通過受熱流體管線(18)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其特征是熱交換器(5)的 殼體為臥式圓筒形狀，其外表面有絕熱保溫層，其受熱流體盤管0 利用盤管支撐板03) 安裝在殼體內(nèi)壁上，受熱流體盤管0 的進(jìn)、出口接管(17、20)從殼體右端伸出，殼體右端 上部具有熱流體介質(zhì)進(jìn)口接管(6)，殼體左端下部具有熱流體介質(zhì)出口接管(7)，殼體外面 上頂部具有加入熱流體介質(zhì)接管(8)、壓力表接管(9)和溫度傳感器接管(10)，殼體外面底 部具有排液管04)和支座05)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其特征是熱交換器 (5)的盤管支撐板03)為正方形或其它多邊形，均布若干安裝盤管的圓孔及過流孔(E)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其特征是太陽能集熱系統(tǒng) (I)選用WZJZ-G集熱管系列產(chǎn)品或其它類似產(chǎn)品，熱流體介質(zhì)選用導(dǎo)熱油、復(fù)合化學(xué)超導(dǎo) 介質(zhì)、熱蒸汽或其它傳熱介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其特征是真空超導(dǎo)加熱爐(II)的爐殼為臥式圓筒形狀，其外表面有絕熱保溫層，其受熱流體盤管(3 利用盤管支撐 板(35)安裝在爐殼內(nèi)腔上半部，火筒(30)安裝在爐殼內(nèi)腔下半部，煙氣管(觀、29)右端與 火筒(30)右端連通，煙氣管(觀、29)左端與煙道彎頭(沈、27)連通，燃燒室(1 在爐殼左 端，燃燒室(1 里端與火筒(30)左端連通，外端與燃燒器連通，受熱流體盤管(3 的進(jìn)、 出口接管(21、19)從爐殼右端伸出，爐殼內(nèi)腔下半部充滿復(fù)合化學(xué)超導(dǎo)介質(zhì)液，爐殼外面 上頂部具有加入超導(dǎo)介質(zhì)接管(14)、壓力表接管(1 和溫度傳感器接管(16)，爐殼外面底 部具有排液接管(36)和支座(37)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，其特征是真空超導(dǎo)加 熱爐(11)的盤管支撐板(3 為半圓形狀，均布若干安裝盤管的圓孔，盤管支撐板(35)置 于幾個(gè)支撐塊(38)上，支撐塊(38)固定在爐殼內(nèi)壁上。
全文摘要
本發(fā)明是一種太陽能光熱及真空超導(dǎo)加熱裝置，屬于流體加熱及超導(dǎo)介質(zhì)熱交換領(lǐng)域。供熱系統(tǒng)由熱流體介質(zhì)管線、回流管線和高溫循環(huán)泵組成。熱交換器由殼體、受熱流體盤管和熱流體介質(zhì)組成。加熱爐由爐殼、受熱流體盤管、火筒、煙氣管、燃燒室、煙道、煙囪和超導(dǎo)介質(zhì)組成。晴朗天氣，由太陽能集熱系統(tǒng)將熱流體介質(zhì)加熱，并通過管線將熱流體介質(zhì)輸送到熱交換器，對其盤管中的受熱流體加熱，達(dá)到要求的溫度。陰雨天氣，利用真空超導(dǎo)加熱爐對爐腔中的超導(dǎo)介質(zhì)液加熱汽化，由高溫氣態(tài)超導(dǎo)介質(zhì)對爐內(nèi)盤管中的受熱流體加熱，達(dá)到要求的溫度。用于油氣集輸系統(tǒng)，節(jié)省大量油氣燃料，熱效率高達(dá)95％，節(jié)省鋼材35％，不加水，不凍結(jié)，運(yùn)行安全可靠。
文檔編號F24H7/04GK102121754SQ20111005927
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者劉忠林, 翟曉晨, 蘇葉亭, 龔國琳 申請人:劉忠林, 蘇葉亭